垂直摇臂式喷头驱动力计算及试验修正.pdf

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1、第31卷第17期2020t5年9月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV01．31No．17Sep．2015垂直摇臂式喷头驱动力计算及试验修正汤攀，李红※，陈超，邹晨海(江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江212013)摘要：驱动力的大小不仅会影响喷头自身结构的应力分布和寿命，而且还会影响喷头运转的平稳性。为了提高垂直摇臂式喷头驱动力计算公式的精确度，该文采用试验测试结果对理论计算公式进行修正，分别提出了水平和垂直驱动力理论计算公式的修正系数公式，并对修正后的驱动力计算公式进行验证。研究结果表明：驱动

2、力理论计算公式推导过程中的假设条件对驱动力的计算有较大影响，导致理论计算公式存在较大的偏差，尤其是在低压情况下，2个方向的驱动力计算最大偏差都达到20％左右。通过试验数据回归得到的水平和垂直驱动力理论计算公式的修正系数公式具有较高的精度，决定系数月2分别达到0．9799和0．9289，水平驱动力计算公式的修正系数与工作压力呈指数关系，垂直驱动力计算公式的修正系数与工作压力呈对数关系。修正后公式的计算值与试验值较接近，计算偏差较小，基本都在5％以内，表明了修正后的驱动力计算公式具有较高的精确度。该研究可为垂直摇臂式喷头的摇臂与导流器的设计及优化提供参考。关键词：喷头；压力；计算；垂直摇臂式喷

3、头；驱动力；修正系数doi：10．119750．issn．1002—6819．2015．17．003中图分类号：$277．9+4文献标志码：A文章编号：1002—6819(2015)一17—0020—07汤攀，李红，陈超，邹晨海．垂直摇臂式喷头驱动力计算及试验修正[J]．农业工程学报，2015，31(17)：20—26．doi：10．119750．issn．1002—6819．2015．17．003http：／／wwwtcsae．orgTangPan，LiHong，ChenChao，ZouChenhai．Calculationandmodificationbyexperimentofdri

4、vingforceforverticalimpactsprinkler[J】．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2015，31(17)：20一26．(inChinesewithEnglishabstract)doi．10．11975巧．issn．1002—6819．2015．17．003http：／／www．tcsae．org0引言当前，推广以喷灌、微灌为代表的先进节水灌溉技术是发展节水农业，提高水利用系数的重要措施。喷灌技术是高效的节水灌溉技术之一，具有节水、增产

5、、省工，保持生态平衡和提高作物品质等优点。喷头是实施喷灌的关键设备，喷头的水力性能和运转性能在很大程度上决定了喷灌系统的灌溉质量【l。】。在中国应用最广泛、最具有代表性的中高压旋转式喷头是垂直摇臂式喷头[4。7】。垂直摇臂式喷头正常运转时主要依靠导流器从水射流中获取水平和垂直驱动力，水平方向驱动力驱动喷头步进，垂直方向驱动力驱动摇臂向下转动，二者相互配合，完成喷头的正常运转。驱动力的大小不仅会影响喷头自身结构的应力分布和寿命，而且还会影响喷头运转的平稳性。国内外学者对喷头驱动力的研究主要集中在力对摇臂和喷头水力部件对作物的影响等方面，对驱动力大小收稿日期：2015．03．27修订日期：20

6、15—07．31基金项目：公益性行业(农业)科研专项(201503130)：江苏省自然科学基金(BK20140565)；国家自然科学基金(51379090)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)作者简介：汤攀，男，湖南常德人，博士生，研究方向为流体机械及排灌机械研究。镇江江苏大学流体机械工程技术研究中心，212013。Emaihtangpanl9@163．com※通信作者：李红，女，江苏兴化人，研究员，博士生导师，研究方向为流体机械及排灌机械研究。镇江江苏大学流体机械工程技术研究中心，212013。Email：hli@ujs．edu．cn的计算研究较少。列别捷夫【8】、蒋定生等【9

7、】、王福星[10】都从摇臂运动过程入手分析了摇臂的力学特征。王泽等【11】针对摇臂这一构件进行了强度分析与计算，建立了摇臂强度计算的模型；樊桂林等【12】分析了摇臂式喷头摇臂断裂的主要原因，对喷头摇臂应力分布进行了测量，结果表明，摇臂的受力变形主要由碰撞所形成的动弯矩引起的；王祺铭等[13】对摇臂式喷头摇臂碰撞过程进行了数值模拟，得到安装橡胶垫可以有效减小摇臂与喷体的碰撞冲击力。陈雷114】和李世英【”】在理论分析和一定